第四章 原子結構與元素週期表
科學家一方面進行實驗，觀察物質的組成、性質與其變化，另一方面則根據已發現之 原子構造及相關資料，說明物質的構造與性質。元素是最簡單的物質，僅由一種原子所 組成；而化合物則是由兩種以上原子所組成。截至目前為止，已有112 種元素被發現， 發現個數雖多，但經研究發現，些許類似元素均有其類似特性(規律性)，因此科學家利 用這些規律性，將所有發現的元素排列成現代之週期表，並利用元素性質的變化趨勢 來發現更多之相關訊息。而為什麼這些元素會有如此的性質？即是本章所要探討的重點 4-1 原子結構 於先前的課程中曾經學過有原子的結構及其發現歷史 。如，組成物質的最小粒子 是原子，而原子是由原子核與環繞在原子核周遭高速運動的電子所構成。其中， 一.原子結構的發現過程： 1.湯木森找出電子的荷質比(西元 1897)： (1)實驗：陰極射線在電場與磁場中的偏轉。 (2)結論：獲得電子的電荷與質量的比值。大約是 1.76 1011 e e m 庫侖仟克 。 2.密力坎測得電子電量(西元 1909)： (1)實驗：利用如圖4 1 的實驗裝置。 (2)結果：測得電子電量為1.602 10 19庫侖，並代入湯木生的荷質比，求得電子質 量是me 9.11 10 31kg 。 圖4 1 油滴實驗的裝置 3.拉塞福發現原子核(西元 1911)： (1)實驗：利用 粒子撞擊金箔，大部分的 粒子都直線通過金箔，只有少部分的 粒子會產生大角度的偏折，甚至有極少部分的 粒子以180o的大角度反射 回來。其實驗裝置如圖4 2 。圖4 2 粒子散射實驗裝置 (2)結論：建立原子模型。類似太陽系，原子中帶正電的粒子聚集成原子核；直徑 約1014~1015公尺，具有原子絕大部分的質量。電子則略如行星，繞原子核轉 動，而不墜於原子核上。整個原子除了原子核外，幾乎是空的。 4.拉塞福發現質子(西元 1919)： (1) 實 驗 ： 以 粒 子 撞 擊 氮 原 子 核 發 現 質 子 1 1 ( H)。 其 核 反 應 方 程 式 為 4 14 1 17 2He 7N1H 8O。 (2)結論：由荷質比的測定發現，質子帶一單位的正電荷，其電量為1.602 10 19庫 侖，質量為1.673 10 kg 27 ，約為電子的1836(1840)倍。 5.查兌克發現中子(西元 1932)： (1) 實 驗 ： 以 粒 子 撞 擊 鈹 原 子 核 發 現 中 子 1 0 ( )n 。 其 核 反 應 方 程 式 為 4 9 1 12 2He4Be0n 6C。 (2)結論：發現中子，中子不帶電，質量為1.675 10 kg 27 ，約為電子的1837(1840) 倍。 二.原子結構的性質： 1.組成原子的基本粒子是質子、中子、電子。 2.原子極為微小，直徑約為1010公尺，其大小與電子運動的空間有關。 2.原子核內含有質子與中子，質子帶正電、中子不帶電。 3.原子核直徑僅約1014~1015公尺，原子核占有原子的大部分質量；但僅佔有極為 小部分的體積。 4.原子核的帶電量為一個電子電量的整數倍，此一倍數即為原子序。 5.電子帶負電，質量約為質子質量的 1840 1 。 6.質子的帶電量與電子帶電量相等 ，就一個中性原子而言，其質子數與電子數是 相等的。 7.原子核內質子與中子數的和，稱之為質量數。 8.除外尚有其他粒子存在，但在化學研究上，質子、中子及電子這三種基本粒子對 物質的構造已足以給予相當圓滿的解釋。 1.下列有關
粒子散射實驗結論的敘述中，正確的有 (A)原子的質量集中於原子核 (B)原子核帶正電 (C)電子帶負電，在核外運動 (D)原子核的半徑約為原子半徑的 4 10 1 倍 (E)原子的體積大約是原子核體積的1012倍。2.對同位素而言，下列性質會相同的有 (A)質量數 (B)電子數 (C)中子數 (D)質子數 (E)化學性質。 3.以
粒子撞擊不同金屬薄片(單位面積的原子數相同)，其散射角最大的是 (A) Fe 26 (B)30Zn (C)29Cu (D)47Ag。 4.欲決定電子質量，需用下列哪些實驗的組合才行？ (甲)拉塞福的 粒子散射實驗(乙) 湯木森的陰極射線實驗(丙)莫士勒的X 射線光譜實驗(丁)密力坎的油滴實驗。 (A)甲 乙丙丁 (B)甲乙丙 (C)甲乙丁 (D)乙丁 (E)丙丁。 三.光的特性：光是一種電磁輻射，為現代科學研究的重要工具，科學家從物質藉由吸 收或放出能量而產生的光譜中，而得知物質的相關訊息，如，結構等。光具有波動 性，故可是為一種波；同時也具有粒子的性質，所以亦可稱之為光子。 1.光的波動性： (1)光具有繞射、折射、散射等波動性。 (2)光是一種波，其波長( ) 、頻率( ) 與光速( )C ，其間關係如下： s A s nm s m C v C 3108 31017 31018 o 。 2.光的粒子性： (1)光是由不連續性的粒子(光子或量子)所組成光。可視為一種粒子，稱之為光子。 (2)光子的能量( )E 與光子的頻率( ) 成正比，其比例常數稱之為蒲朗克常數，其大 小是h6.626 10 34J s 光子 ，有下列之關係式： hC h E 。 (3)光電效應是光具有粒子性的最佳證明。 (4)電波的能量大小順序。如圖4 3 。圖4 3 常見電波的波長與頻率 5.已知橙色光的波長為600nm，則一個光子的能量是多少焦耳？而一莫耳光子的能量 又是多少焦耳？ 6.已知某色光的頻率是21014s1，則該色光的波長是多少
nm
？該色光一個光子的能 量是多少焦耳？而一莫耳光子的能量又是多少焦耳？ 7.已知某色光每個光子的能量是6.6261019J，則該色光的頻率與波長分別是多少？ 四.原子光譜：在日常生活中，常用原子所發出來的光，利用於日常生活中如，日光燈、 國慶煙火等等。而各種元素的原子光譜都僅含有一些特定波長的光譜線，譜線之間會 有間隔而且呈現非連續。故每種元素的原子都有其特定的原子光譜，此光譜對於原子 就像指紋對於人類一樣，因此人們可利用此光譜來鑑定各種礦物或物質中的各種組 成。 1.發射光譜：物質處於高溫或高能量的狀態下，本身可以發光，藉由儀器分析，可以 看到利用此物質作為光源，所產生的光譜有 (1)連續光譜：高溫固體所產生的光譜，其所產生的光譜波長會連續不間斷而成為 一條光帶，如，電燈泡所產生的光。 (2)明帶光譜：亦稱之為分子光譜。高溫或高能量的狀態下所產生的光譜，形成不連 續的明帶。 (3)明線光譜：又稱之為原子光譜。於高電壓下，氣態原子所發射出的光譜。只含特殊波長的光，不同元素具有不同的特殊光譜線。 2.吸收光譜：利用能發射特定區域的連續光譜之光源(如，紫外光、可見光、紅外光)來 照射待測物(通常為光可穿透之物質)；再由偵測器測得連續光譜上，被吸收的一些 特殊波長的光所形成的暗帶或暗線，然而每一種不同的原子結構均有其特殊的暗線 波長位置，藉由吸收區域可判定此樣品之原子結合狀況，故可利用吸收光譜來作原 子結構分析。 五.波耳的氫原子理論：西元1913年，波耳研究氫原子光譜，提出關於氫原子電子結 構論，其內容是： 1.氫原子的電子，只能在離開原子核一定距離的軌道作圓周運動，而這些軌道從原子 核往外延伸，可分別以n 1、2、3、4、5、、、等正整數表示。 2.電子在軌道上運動時具有此軌道特有的能量，而此能量的高低以能階表示。當n1 時最接近原子核，因此其半徑最小，軌道上的電子所具有能量也最低；當n愈大時， 表離原子核愈遠，軌道上電子圓周運動的半徑愈大，電子所具有的能量愈高。其氫 原子的電子於各軌道上所具有的能階之能量關係式如下所示： 18 2 2.179 10 n J E n n1、2、3、4、5、、 3.當氫原子於正常狀態下，其原子核外的電子在最低能階時(n1)，電子的能量處於 最低能量狀態時，稱隻為基態(ground state)。當氫原子吸收外來的能量時，電子能 夠躍遷到較高的能階(n1)，這時的電子處於激發態(excited state)。 4.氫原子游離能：將氫原子中的電子移走變成氫離子，相當於電子由n1能階躍遷
至n 能階，而所需的能量為2.1791018J個或1312kJmol313.6kcalmol。
六.氫原子光譜的頻率與波長：由波耳的電子能階關係式，可得知若氫原子的電子，從 較高能階( )n2 回到較低能階( )n1 ，所放出的光子能量，可利用光子的波動性與粒子 性，導出下列方程式： 2 1 18 2 2 2 1 1 1 2.179 10 ( ) n n c E E E h h n n 此方程式亦可演變成 2 2 15 2 2 1 2 1 2 1 1 1 1 ( ) 3.289 10 ( ) R n n n n 七.氫原子光譜線的種類： 1.來曼系列：當氫原子的電子，由較高能階n 2、3、4、5、回到低能階n1時，所 放出的光譜線即是；且全部屬於紫外光區。 2.巴耳麥系列：當氫原子的電子，由較高能階n 3、4、5、6、回到低能階n2時， 所放出的光譜線即是；且全部屬於可見光區。 3.帕申系列：當氫原子的電子，由較高能階n 4、5、6、回到低能階n3時，所放出 的光譜線即是；且全部屬於紅外光區。
4.氫原子譜線，如圖4 4 。 圖4 4 氫原子譜線 8.於氫原子光譜中，紫外光區與可見光區最低能量的兩條光譜線之波長比與頻率比分別 是多少？ 9.於氫原子光譜中，來曼第一條、巴耳麥第一條與帕申第一條，三條光譜線的波長比、 頻率比與能量比分別是多少？ 10.氫原子光譜中，紫外光區第一條、第二條與可見光區第一條之波長分別是1、2與 3 ，頻率分別是 、1 2與3，而能量分別是E1、E2與E3，則下列各數學關係 式中，正確的有 (A)2 13 (B)E2 E1E3 (C)2 13 (D)13 23 12 (E) 21 2 3。 11.在氫原子中，電子由n 6降至n 1時，最多可產生多少條光譜線？ (A)6 (B)10 (C)15 (D)18。 12.下列有關波耳氫原子理論的敘述中，錯誤的有 (A)電子在軌道運行時，具有一定的 能量 (B)電子吸收能量躍遷至較高能階時所處的狀態稱之為激發態 (C)電子從高能階
回到低能階時會放出能量 (D)能階是連續的。 13.在氫原子中，電子在下列各項轉移中，所放出的光波中，波長最長的是 (A)52 (B)21 (C)63 (D)74。(83 日大) 14.下列有關包耳麥－李伯公式1 ( 12 12) i f n n R 的敘述中，正確的有 (A)ni、nf 均為整 數 (B)R1.097102nm1 (C) 1 f n 時，所得的光譜都在紫外光區 (D)nf 2時， 所得的光譜為巴耳麥系列 (E)nf 必小於3。 15.下列各數學式中，僅適用於氫原子的有 (A)E hv (B)E n n kJmol i f ) 1 1 ( 1312 2 2 (C) ) 1 1 ( 2 2 , , i f n n R v (D)1 ( 12 12) i f n n R (E) 2 18 10 179 . 2 n J En 。 16.波長6500Ao 的紅光15.7 莫耳被葉綠素吸收時，植物經光合作用可生成 1 莫耳的葡萄 糖。則合成1 莫耳的葡萄糖所需的反應熱是多少？ (A)690 (B)69 (C)6.9 (D)6900 (E)0.69 仟卡。(日大) 17.氫原子從較高能階放光到n1能階的光譜線稱之為來曼系列。此系列最長的波長是 121.5nm，則此系列中，波長最短的是趨近於 (A)1 121.5 4 nm (B) 1 121.5 2 nm (C)
3 121.5 4 nm (D) 1 121.5 3 nm。 18.氫原子光譜中，從較高能階放光至n1 能階的光譜線稱之為來曼系列，從較高 能階放光至n2能階的光譜線稱之為巴 耳麥系列，如右圖所示。則 (1)b、d光譜線波長 ：1 2 ？ (2)在巴耳麥系列的光譜線中，所發射光譜最後密集於波長c，則c為若干nm？ (3)若此兩系列間最靠近之兩條譜線為b、c，其能量差為k，則兩系列間最遠離之兩 條譜線為a、d之能量差為何？(以k表示) 19.下列關於波耳氫原子模型的敘述中，正確的是 (A)電子圍繞核運動，如同行星繞太 陽(B)電子的圓周運動，其向心力是來自於電子與原子核間的庫侖靜電力 (C)原子的 電子能皆是連續性的，電子可在任意的軌道作圓周運動 (D)氫原子電子能階的高低 與其主量子數成正比 (E)電子能階狀態的改變，常伴隨著吸收或放出光子。 20.氫原子光譜中，紫外光區與可見光區最低能量的兩條光譜線，其光子波長比是多少？ (A)1：3 (B)5：27 (C)27：5 (D)3：16。
<Homework 4-1> 1.下列關於陰極射線的敘述中，正確的有 (A)其波長比 X 光短的電磁波 (B)為不可見的 電子束，撞擊到螢光劑會產生螢光 (C)經過電場會發生偏折 (D)在磁場中不產生偏折 (E)高壓放電管中充入不同氣體，打擊螢光時可產生不同顏色的螢光。(BC) 2.氯( )Cl 於自然界中有兩種同位素35 17Cl佔%75， 37 17Cl佔%25，試求出氯的原子量。( 35 17Cl 34.97、 37 17Cl 36.97)(35.47) 3.決定原子化學性質的因素是 (A)原子序 (B)原子半徑大小 (C)電子數 (D)中子數。(A) 4.今有波長為 400nm 的紫光與波長為 600nm 的紅光，則兩種色光之能量比與頻率比分 別是多少？(3：2) 5.試問波長為 450nm 的紫光，其頻率及能量(分別求出一個光子與一莫耳光子)各為何？ 1 14 10 67 . 6 ( s 、4.421019J 、2.66105J) 6.試求出氫原子的電子由n3能階躍遷至n1能階所放出光譜線的頻率、波長與能量。 1 15 10 92 . 2 ( s 、103nm、1.941018J) 7.溴在自然界中有兩種同位素：79 Br(質量 79amu)與81 Br(質量 81amu)。若79 Br之相對含 量為55%，則Br之平均原子量是多少？(79.9) 8.若兩電磁波的波長分別是
xnm
、 ynm ，則其能量比是多少？其頻率比是多少？(1 x： 1 ) y 9.下列何者為波耳氫原子模型的根據？ (A)氫原子光譜 (B)低壓放電管實驗 (C)
粒子的 散射實驗 (D)法拉第的電解實驗。(A) 10.氫原子中於電子由n5能階時，所產生的放射光譜線中，試回答下列問題： (1)共產生幾條光譜線？(10) (2)屬於來曼系列的有幾條？(4) (3)屬於巴耳麥系列的有幾條？(3) (4)屬於帕申系列的有幾條？(2) (5)屬於紅外光區的有幾條？(3) (6)屬於可見光區的有幾條？(3) (7)屬於紫外光區的有幾條？(4) 11.氫原子光譜中紫外光區與可見光區能量最高的兩條光譜線，其頻率比、能量比、波長 比分別是多少？(4：1、1：4) 12.下列有關光波的敘述中，正確的是 (A)波長愈長，能量愈大 (B)各種色光在相同介質 下的傳播速度都一樣 (C)電磁波都不在可見光的範圍內 (D)紅色光的波長大於紫色光， 故紅色光的頻率也大於紫色光。(B) 13.下列各種粒子的荷質比，最大的是 (A)電子 (B)質子 (C)中子 (D) 粒子。(A)14.右圖為氫原子光譜之可見光區與紫外光區之 示意圖，其中a、d兩線分別表示各區的第 一條譜線，則 (1)何區是紫外光區？( )II (2)a譜線的能量Ea對d譜線的能量Ed的比值 ( ) a d E E 是多少？ 5 ( ) 27 (3)巴耳麥系列第三條是電子由哪一個能階回到哪一個能階？(n 5 n 2) 15.下列哪一種現象，顯示出原子內電子能階的不連續性？ (A)拉塞福的 散射實驗中， 粒子撞擊金箔原子後的大角度散射 (B)原子質譜譜線 (C)原子放射光譜譜線 (D)元 素的週期性。(C)(82 日大) 16.氯分子可以吸收300nm的紫外光而解離成氯原子，則此照光解離反應所需要的能量 是多少 kJ mol ？ (A)200 (B)300 (C)400 (D)600。(C) 17.氫原子光譜中，各譜線頻率可以表示成 2 2 1 2 1 1 ( ) R n n ，則下列何者不是氫原子光 譜線的頻率？ (A)9 16 R (B)5 36 R (C)3 4 R (D)R。(A) 4-2 原子軌域與能階 一.原子軌域： 1.波耳原子模型的缺陷：由於波耳的氫原子理論出世，科學家開始利用此模型理論到 其他原子，但都無法成功，因為波耳的理論只適用於氫原子或單電子離子光譜(如，
H、He、Li2、、、)，對於兩個電子以上的原子之光譜都無法解釋。使得全球科學家 開始探討新的理論來解決這個問題。近十幾年的努力，隨著量子力學的發展，不但 修正了波耳原子模型的缺失，也說明了多電子原子的光譜與電子的排列情形。 2.應用於行星模型上，認為電子在一定軌域上繞核運轉，但事實上，電子軌跡是無法 預測的，因此軌道概念被修正為軌域。 3.量子力學理論： (1)電子除了粒子性以外，亦具有波動性。 (2)電子並非單純的在一特定軌道上運轉，而是繞原子核作高速的運動。 (3)以量子力學的方法，求出電子分布在空間各處的機率，稱之為軌域。通常將含有 電子雲密度90%~95%機率的空間代表軌域。 二.量子數：用來描述電子所處軌域的能階、形狀、個數等等之數字；於量子力學中則用 三個量子數來描述軌域。 1.主量子數( )n ：可決定原子軌域的大小與能量高低；n1( )K 、2( )L 、3( )M 、4( )N 、 5( )O 、、，n值愈大表電子離原子核愈遠，當n 時其能量等於0。n值大軌域能 量愈高。 (1) 對 氫 原 子 而 言 ， 軌 域 能 量 只 與n值 有 關 ； n值 相 同 能 量 亦 相 同 。 即 是 ， mol kcal n mol kJ n J n En 2 2 2 18 1312 313.6 10 179 . 2 個 。
1
s
2
s
2
p
3
s
3
p
3
d
4
s
4
p
4
d
4
f
5
s
5
p
5
d
5
f
、、、、、、、 (2)對於其他單電子離子而言，其能量大小除了與n值有關外，亦和其原子序( )Z 有關。 即是， mol kcal n Z mol kJ n Z J n Z En 2 2 2 2 2 18 2(2.179 10 ) (1312) (313.6) 個 。 (3)對於多電子而言，n值相同其軌域能量未必相同；其軌域能量大小，須由n及共 同決定。 a.n l 值愈大，軌域能量愈大。 b.若n l 值相同時，則n值愈大軌域能量愈大。 c.其軌域能量大小順序如下： 1s2s2p3s3p4s3d 4p5s4d 5p6s4f 5d 6p7s 2.角動量子數( )l ：可決定軌域的形狀；l0、1、2、3、4、5、、(n1)。當l0時，為s 軌域，只有1 個，屬於球形對稱。l1時，為p軌域，有3 個，屬於啞鈴形對稱。 2 l 時，為d軌域，有5 個，屬於花瓣型對稱。l 3時，為 f 軌域，有7 個。如表 4 1 。表4 1 l值與軌域的形狀 3.磁量子數( )ml ：可表示軌域數目與軌域在空間上的方位；ml l、l1、、1、0、1 、、、、l，所以同一個n值共有2l1個不同的軌域存在。而ml與軌域方向，如下， 表4 2 、表4 3 所示。 表4 2 ml值與軌域的形狀 表4 3 ml值與軌域的形狀 4.旋量子數( )ms ：可決定電子於軌域上的自旋方向， 1 2 s m 或 1 2 ；亦表示每一個軌 域最多只能容納2 個電子。 5.量子力學中，用三個量子數(n、l 、ml)來描述軌域；用四個量子數(n、l 、ml、 ) s m 來描述電子。 6.任何一個
n
值，會有n
個l值；任一個l值，會有2l 1個m
值；每一個m
值會有 兩個旋量子數 2 1 ( 、 ) 2 1 。所以，任何一個n
值，會有n
種軌域、n2個軌域、最多 可容納2n2個電子。 三.軌域： 1.定義：量子力學的理論可顯示出核外的電子運動情形，並不是循著一定的軌道作圓 周運動，而是於原子核附近作高速運動，其運動軌跡無法預測，於是就以電子出現機率的區域來描述其運動情形，即稱之為軌域。 2.形狀：在每個殼層的軌域中，隨著主量子數( )n 的不同，其殼層中會有n個不同的軌 域；K層n1、l0時，只有1 個(1 )s ；L層n2、l0、1，則分別是2s、 2 p兩種軌域；M 層n3、l0、1、2，則分別是3s、3 p、3d三種軌域；N 層 4 n 、l0、1、2、3，則分別是4s、4 p、4d、4 f 四種軌域。 (1)l0時，為s軌域，只有1 個，屬於球形對稱。 (2)l1時，為p軌域，有3 個，屬於啞鈴形對稱。 (3)l2時，為d軌域，有5 個。 (4)l3時，為 f 軌域，有7 個。 3.能量： (1)單電子粒子能階：如H、He、Li2、、僅含有一個電子，其能階高低決定於主量子 數( )n 。 個 J Z n En 2 2 18 10 179 . 2 ，單電子粒子軌域能階高低順序如下： 1s2s2p3s3p3d4s4p4d 4f 5s5p5d5f 6s、、、 (2)多電子原子能階：其能量決定於主量子數( )n 與角動量子數( )l ；對同一種形狀的 軌域而言，主量子數愈大能階愈高；若對於同一主量子數而言，則是 s p d f 。其軌域能量大小，則須由n及共同決定。 a.n l 值愈大，軌域能量愈大。 b.n l 值相同時，則n值愈大軌域能量愈大。 四.量子數、軌域與電子數的關係：
1.下列有關量子數的敘述中，正確的有 (A)量子數是用來表示電子定態的一組數字 (B) 以三個量子數描述軌域 (C)以四個量子數來描述一個電子 (D)描述同原子中不同電子 的量子數不完全相同 (E)描述不同原子中，電子的量子數，可能相同。 2.下列有關量子數的敘述中，錯誤的是 (A)任何一個
n
值有n
個l值 (B)任何一個l 值 有2l 1個m
值 (C)s
的值僅有 2 1 、 2 1 (D)n2時，l 0、1、2 (E)l2時， 2 m 、 、0、1、2。 1 3.主量子數n4，角動量子數l 2的原子軌域是指 (A)4s (B)4p (C)4d (D)4f 。 4.下列各組量子數中，不可能存在的是 (A)n2、l1、m 0、 2 1 s (B)n1、l 3 、m2、 2 1 s (C)n3、l 2、m2、 2 1 s (D)n2、l0、m 0、 2 1 s 。 5.下列有關s
軌域的敘述中，正確的有 (A)形狀為球形對稱 (B)電子分布於半徑相等的 球面上 (C)僅出現在同一半徑的球面 (D)無方向性 (E)2s與3s的形狀相同，但能量 不同。 6.下列有關 p 軌域的敘述中，正確的有 (A)量子條件n 1、l 1 (B)分布於三個互相垂 直的座標軸上 (C)呈啞鈴型 (D)在x
軸上也有 py的電子 (E)3px、3py、3pz的形狀不同，但能量相同。 7.若 原子 核位 於X Y Z 0的 座 標 上 ， 而 且 電 子 於 X a、Y Z 0處 的 機 率 為 6 10 0 . 1 則在Y a、X Z 0處發現電子的機率是多少？ (A)0 (B)1.0106 (C) 6 10 0 . 2 (D)3.0106 。 五.氫原子與多電子原子的能階： 1.單電子粒子能階(如圖4 5 )：如H、He、Li2、、僅含有一個電子，其能階高低決定 於主量子數( )n 。單電子粒子軌域能階高低順序如下： 1s2s2p3s3p3d4s4p4d 4f 5s5p5d5f 6s、、、 2.多電子原子能階(如圖4 6 )：其能量決定於主量子數( )n 與角動量子數( )l ；對同一 種形狀的軌域而言，主量子數愈大能階愈高；若對於同一主量子數而言，則是 s p d f 。其軌域能量大小，則須由n及l共同決定。 (1)n l 值愈大，軌域能量愈大。 (2)n l 值相同時，則n值愈大軌域能量愈大。 圖4 5 單電子原子能階 圖4 6 多電子原子能階 8.依量子力學的觀點，下列哪一個軌域，是不存在的？(A)2s (B)2d (C)2p (D)5f 。
9.對於氫原子而言，下列各軌域能量大小順序正確的是 (A)4s4d (B)6s 5p (C) d p 5 6 (D)5d 4f (E)4d 4f 。 10.對於多電子原子而言，下列各軌域能量大小順序正確的是 (A)4s 4d (B)6s 5p (C)6p 5d (D)5d 4f (E)4d 4f 。 11.當原子於n4的主層時，其軌域總數是若干？其副殼層又有哪些軌域，分別是多少 個？ 12.多電子原子中，當電子由4p能階向1s 降落時，可產生幾種不同頻率的光？ 13.下列( ) ~ ( )A E 中，哪些步驟的多電子原子，其電子躍遷會放出光的有 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 A 2 B 3 C 3 D 4 E 2 s p d p s p 14.下列有關軌域的敘述中，正確的是 (A)n3的主殼層，存在著3 個互相垂直的3d軌 域 (B)2 p軌域有3 個副殼層 (C)d軌域於n3才會存在 (D)d軌域電子的空間分布具 有方向性 (E)每一殼層只能有一個s軌域。
<Homework 4-2> 1.若有一個軌域的量子數分別是n4、l 3、m1，則此軌域為 (A)4s (B)4p (C) d 4 (D)4f 。(D) 2.依量子力學的觀點，下列何種軌域不存在？ (A)3s (B)2d (C)4 f (D)5 p。(B) 3.對於n5的能階，根據量子力學的計算有幾個軌域？ (A)5 (B)10 (C)25 (D)50。(C) 4.對於n5的能階，根據量子力學的計算有幾種軌域？ (A)5 (B)10 (C)25 (D)50。(A) 5.對於n5的能階，根據量子力學的計算有幾個電子？ (A)5 (B)10 (C)25 (D)50。(D) 6.下列關於4 p軌域的敘述中，正確的是 (A)p電子有4 個副殼層 (B)第 4 層的副殼層 (C)p副殼層的電子有四個伸展方向 (D)可以容納四個伸展方向不同的電子。(B) 7.下列關於s軌域的敘述，錯誤的是 (A)為球形對稱 (B)主量子數愈大，s軌域的半徑愈 大 (C)電子所運行的圓形軌道 (D)同一球面上各點，電子出現的機率相等與電子在空 間中的方向無關。(C) 8.對於氫原子而言，下列各種軌域能階大小，正確的是 (A)4s4p (B)5p4f (C) 6s5p (D)5d 5f (E)5s4p。(ABCE) 9.對於多電子原子而言，下列各種軌域能階大小，正確的是 (A)4s4p (B)5p4f (C) 6s5p (D)5d 5f (E)5s4p。(CE) 10.下列軌域形狀，屬於球形對稱的是 (A)s (B) p (C)d (D)f 。(A) 11.下列軌域形狀，屬於啞鈴形對稱的是 (A)s (B) p (C)d (D)f 。(B) 12.下列有關軌域能階高低的敘述中，錯誤的是 (A)在氫原子中，
n
質愈大，能階愈高 (B)在多電子原子中，軌域能階高低視(nl)而定 (C)在氫原子中，能階高低是 d p s 3 3 3 (D)在多電子原子中，能階高低是3s3p3d 4s。(D) 13.在氬原子中，電子由3d 降至1s 時，可產生多少條光譜線？(21) 14.在多電子中，下列各種軌域能階座高的是 (A)4f (B)5d (C)6s (D)6p。(D) 15.根據原子軌域理論，氫原子為基態時，下列各項敘述中，正確的是 (A)電子只能在 半徑0.53Ao 之圓周上運轉 (B)電子只能在半徑0.53Ao 之球面上運轉 (C)電子只能在半 徑0.53Ao 之球面內運轉 (D)電子可以出現在距原子核0.53Ao 以外的空間。(D) 16.主量子數n3、角動量子數l2之原子軌域為何？ (A)3s (B)2 p (C)3 p (D)3d。(D) 17.在多電子原子中，當電子由5 p能階向3d降落時，可產生幾種不同頻率的光？ (A)10 (B)9 (C)8 (D)6。(A) 4-3 電子組態 一.定義：一個原子中電子佔有軌域的排列情形或者電子在原子核外的分佈情形，即可稱之為原子的電子組態。當電子排列於原子核外後，使得原子所具有的總能量為最 低時，可稱此原子處於基態( )gs ；若電子排列於原子核外後，使得原子所具有的總 能量高於基態時，則稱此原子處於激態( )es 。 二.原則：多電子原子的基態電子組態，遵循三項原則： 1.構築原則：電子由較低能量的軌域先填入，再依序填入較高能階之軌域。至於填入 的順序，如圖4 7 所示。 圖4 7 原子軌域能階高低示意圖 2.庖利不相容原理：每一個軌域最多只能容納2個電子，且此兩個電子的自旋方向必 須相反。換句話說，一個多電子的原子中，沒有2 個電子具有完全相同的 4 個量子 數。而自旋方向相反的電子，所產生的磁場方向也相反，兩者之間會有引力作用， 使得能量更低而更穩定。 3.罕德定則：當數個電子要進入同能階的同型軌域(如，2px、2py、2 )pz 時，電子需 分別進入不同方位的軌域，等各軌域均含有一個電子時，同時又有多餘電子時，才 允許自旋方向相反之電子進入而使電子成對。換句話說，數個電子要進入同能階的 同型軌域時，會形成最多數的半填滿軌域。 三.基態與激發態的電子組態： 1.基態或激態的電子組態均須遵守庖力不相容原理，違反庖力不相容原理的電子組態 是不存在的。 2.基態原子的電子組態須遵守構築原理與罕德定則；否則就是激發態。 四.範例：根據上述原則，下列是常見的基態原子電子組態， 1.鈉 23 11 ( Na)：1 2 2 3s s2 2 p s6 1 2.氯 35 17 ( Cl)：1 2 2 3 3s s2 2 p s p6 2 5 3.氖 20 10 ( Ne)：1 2 2s s2 2 p6 4.氮 14 7 ( N)：
5.鈣 40 20 ( Ca)： 6.鐵 55 26 ( Fe)： 五.例外的電子組態： 1.鉻(24Cr)： 2 2 6 2 6 1 5 1 2 2 3 3 4 3s s p s p s d ，其原因是d或 f 於半填滿時具有較高穩定度。 2.銅(29Cu)：1 2 2 3 3 4 3s s2 2 p s p s d6 2 6 1 10，其原因是d或 f 於全填滿時可增加安定度。 六.離子的電子組態： 1.價電子：原子間利用其最外層電子的得失或共用而產生化學鍵，而這些最外層電子， 即稱之為價電子；一般而言，金屬易失去其最外層價電子，而形成陽離子；非金屬 則較易得到電子填入其最外層軌域(價軌域)，而形成陰離子。 2.價軌域：價電子所佔有的軌域則稱之為價軌域。 3.陰離子電子組態：根據所得到之電子數，再循電子組態填寫原則，依序填入其中性 原子之電子組態即可。如， 9F：1 2 2s s2 2 p5 9F：1 2 2s s2 2 p6。 4.陽離子電子組態：根據所失去之電子數，直接從中性原子電子組態之最外層電子扣 除；並不是從最後填寫之電子。如， 26Fe： 2 2 6 2 6 2 6 3 26 1 2 2 3 3 4 3s s p s p s d Fe：1 2 2 3 3 3s s2 2 p s p d6 2 6 5 七.價電子組態：價電子的電子組態，只顯現出原子的最外層電子組態；如 2 6 18 6 2 6 2 6 2 2 26Fe1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d [ Ar]4s 3d 1 36 1 6 10 2 6 2 6 2 2 37Rb1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s [ Ar]5s 1.試寫出原子序為 25 元素的電子組態，並指出該元素有幾個未成對電子？ 2.下列個原子的電子組態中，屬於激發狀態的有 (A)1s22s22p2 (B)1s22s23s1 (C) 1 2 22 4 1s s f (D)1s22p1 (E)1s22s22p63d1。
3.某元素最高能階的電子組態為4s24p5，則其原子序是多少？ 4.下列各基態中性原子中，具有最多半滿軌域的是 (A)C (B)Cr (C)Fe (D)Zn。 5.下列各原子或離子的基態電子組態中，具有未成對電子的有 (A)O2 (B)N (C)Mg (D)Li (E)Na。 6.下列各數字代表週期表元素的原子序，則該組元素均屬於 IIA 族的是 (A)3、11、19 (B)4、12、20 (C)7、15、33 (D)9、17、35。 7.在Si原子中，其價軌域是 (A)2s (B)2p (C)3s (D)3p (E)3d。 8.試選出下列各組中，具有VIIIA族電子組態的是 (A)S2、H (B) Cu、Zn2 (C) 3 Bi 、P3 (D)Pb2、Ti4 (E)Na、Mg2。 9. 中 性 原 子 A ： 1s22s22p63s23p6、 B ： 1s22s22p4、 C： 1s22s1、 D ： 4 2 6 2 22 2 3 3 1s s p s p ，屬於同族元素的是？
10.下列有關離子的敘述中，正確的是 (A)帶電的粒子為離子 (B)原子常藉著得失電子而 形成鈍氣的電子組態 (C)Na、F 的電子組態與 Ne相同 (D)Cl、Ca2、Ar 稱為 同電子體 (E)Zn2、Cu、Ni的電子組態相同。 11. 下 列 何 者 是 鹼 土 金 屬 原 子 的 基 態 電 子 組 態 ？ (A)1 2 2s s2 2 p5 (B)1 2 2s s2 2 p6 (C) 2 2 6 1 1 2 2 3s s p s (D)1 2 2 3s s2 2 p s6 2 (E)1 2 2 3s s2 2 p s5 2。(95 指考) 12.某原子基態的電子組態，其最高能量的軌域與所含的電子數為3d6，則該原子的原 子序是多少？ (A)26 (B)24 (C)22 (D)20。(81 日大) 13.在氬原子中，電子由3d 降至1s 時，可放出幾條光譜線？ (A)6 (B)15 (C)21 (D)42。 14.下列各組過渡金屬元素中，具有相同數目半填滿軌域的是 (A)Cr、Cu (B)Mn、Zn (C)V 、Co (D)Sc、Ni。 15.下列有關電子組態的敘述中，錯誤的是 (A)具有[Ar s]4 1電子組態的元素為鹼金屬(B) 27Co的電子組態是 2 7 [Ar s d]4 3 (C) 2 30Zn 的電子組態為 10 [Ar d]3 (D)具有 2 1 [Ne s p]3 3 電子組態的元素是非金屬。(86 日大)
<Homework 4-3> 1.下列各種表示軌域電子容納的情形，錯誤的是 (A)4s3 (B)3d9 (C)4 f13 (D)4 p6。(A) 2.於n1殼層的p軌域中，最多可容納6 電子，所根據的理論是 (A)罕得定則 (B)構築 原理(C)庖力不相容原理 (D)波耳原子模型。(C) 3.寫出下各種軌域的個數與軌域所含的總電子數： (1)s：軌域數 、電子數 。(1、2) (2)p：軌域數 、電子數 。(3、6) (3)d：軌域數 、電子數 。(5、10) (4) f ：軌域數 、電子數 。(7、14) 4.原子序 30 元素的基態電子組態，最後一個電子填入的軌域是 (A)s (B) p (C)d(D) f 。 5.寫出下列原子或離子之基態電子組態， (1)30Zn：[18Ar]4s23d10。 (2) 2 30Zn ：[18Ar]3d10。 (3)29Cu：[18Ar]3d10。 (4) 2 8O ：[2He]2s22p6。 6.下列各基態中性原子，具有最多半填滿軌域的是 (A)Cu (B)Fe (C)Cr (D)Mn。(C)
7. 下 列 各 種 電 子 組 態 的 寫 法 ， 屬 於 激 發 態 的 是 (A)2He： 1s2 (B)24Cr： 2 2 6 2 6 2 4 1 2 2 3 3 4 3s s p s p s d (C)11Na：1 2 2 3s s2 2 p s6 1 (D)10Ne：1 2 2s s2 2 p6。(B) 8.下列各電子組態：(甲)1 2s2 p1 (乙)1 2 2s s2 2 p1 (丙)1 2 22 2 22 1 x y s s p p (丁)1 2 2s s d2 2 1 (戊) 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2s s p px y pz (己)1 2 2s s2 2 p7 (庚)1 2 2 3 3 4 3s s2 2 p s p s d6 2 6 2 4。 (1)屬於基態的電子組態有哪些？(乙) (2)屬於激發態的電子組態有哪些？(甲、庚) (3)符合罕德定則的有哪些？(戊) (4)寫法錯誤的有哪些？(丁、己) 9.某中性原子的基態價電子組態是4 4s2 p5，則該原子的原子序是 (A)33 (B)34 (C)35 (D)36。 10.對於25Mn的電子組態而言，其K、L、M 、N 個主層的電子數依序是 (A)2、8、8、7 (B)2、8、13、2 (C)2、8、10、5 (D)2、8、14、1。(C) 11.今若將每個軌域所能容納的最大電子數由 2 改成 3 個電子，則下列各原子序中屬於 惰性氣體的有 (A)3 (B)15 (C)27 (D)54 (E)81。(ABCDE) 12.在多電子原子中，下列各種軌域能量最高的是 (A)4f (B)5d (C)6s (D)6p。(D) 13.下列有關軌域能階高低的敘述中，錯誤的是 (A)在氫原子中，
n
值愈大，能階愈高 (B)在多電子原子中，軌域能階高低，視(nl)而定 (C)在氫原子中，能階高低 d p s 3 3 3 (D)在多電子原子中，能階高低3s3p3d 4s。(D) 14.下列各原子或離子中，具有相同電子組態的是 (A) 2 20Ca (B) 18Ar (C)11Na (D) 14Si (E)17Cl 。(ABE) 15.下列何者違反罕德定則？ (A)p p p1x 1y 1z (B) 2 1 1 x y z p p p (C)p p px2 0y 0z (D) 1 0 1 x y z p p p 。(C)(83 夜大) 16. 某 元 素 的 原 子 序 比 氬 原 子 的 原 子 序 多 6 ， 則 其 基 態 原 子 的 電 子 組 態 是 (A) 2 2 6 2 6 2 4 1 2 2 3 3 4 4s s p s p s p (B)1 2 2 3 3 3s s2 2 p s p d6 2 5 7 (C)1 2 2 3 3 4 3s s2 2 p s p s d6 2 6 2 4 (D) 2 2 6 2 6 1 5 1 2 2 3 3 4 3s s p s p s d (E)1 2 2 3 3 3s s2 2 p s p d6 2 6 6。(日大)(D)4-4 週期表 元素週期表是化學發展史上的一項重大成就，不僅將元素分門別類，使我們容易了 解各元素的物理性質與化學性質的變化趨勢；同時可作為發現新元素的依據，即是只 要知道新元素在週期表的位置，便可以預測該元素的某些物性與化性。 一.週期表的發展歷史：從十九世紀初，科學技術逐步發展，科學家建立了可靠的測定 方法來找出些許元素的原子量。並隨著發現元素數目的增加，更有科學家根據元素 間的相似性，將其分門別類，藉此發現更多元素並探討元素間之關聯性。 1.西元 1829 年，德國科學家杜柏萊纳提出三元素組，內容是同組元素具有相類似的 化學性質；且同組元素的物理性質(熔點、密度、原子量)有其規律性(中間元素的原子 量恰等於前後兩元素之原子量平均值)。如，(鋰、鈉、鉀)、(鈣、鍶、鋇)、(氯、溴、碘)。 2.西元 1864 年，英國科學家紐蘭提出八度律，內容是具有類似性質元素有種週期循 環的關聯性；他將當時已知元素的原子量按大小排列，結果發現每8 個元素，就有 性質相似的元素，即是第1 個氫與第 8 個氟相似、第 2 個鋰與第 9 個鈉相似。 3.西元 1869 年，俄國科學家門得列夫根據原子量大小排列，提出元素週期律，把當 時已知六十幾種元素依原子量排列，完成了第一張元素週期表。同時還修正了某些 元素的原子量，並預測了三種未知元素Sc、Ga、Ge的存在，亦經證實正確無誤； 但其中仍有部分瑕疵，如，Te(127.6)與I(126.9)。 4.西元 1913 年，莫士勒根據原子核內的正電荷數(原子序大小)排列，便成為今日現 行之週期表。 二.現行週期表：目前使用的週期表，是依元素的原子序由小而大排列，橫列為週期， 共分七週期；縱行為族，在以往的習慣將族分成A、B兩類，再分別以羅馬數字標示
成為 IA 、IIA 、IB 、IIB ，近年來IUPAC已建議廢止A、B族的方法，改採由左至右 分成18 族。如圖4 8 所示。
圖4 8 現行週期表 三.週期表與元素的性質： 1.元素的分類：目前為止，已有 112 種元素被發現，依其導電度可區分成， (1)金屬：大多分佈在週期表左邊(氫除外)；為電的良導體，溫度愈高其導電性愈 差，若金屬中有雜質，其導電度亦隨之下降。 (2)非金屬：大多分佈在週期表右邊；為電的不良導體。 (3)類金屬：硼( )B 、矽( )Si 、鍺(Ge)、砷(As)、碲( )Te 、銻( )Sb 。其導電度介於金屬與 非金屬之間，溫度愈高其導電性愈好，若金屬中有雜質，其導電度亦隨之增加。 2.若根據電子組態區分，則可分成， (1)主族元素：又稱為典型元素，即是A族元素。這些元素包含了金屬元素與非金屬 元素，其價電子填入s軌域與p軌域；價電子數是18個剛好等於該元素之族 數。 (2)過渡元素：第四週期起價電子填滿ns軌域後，只要填入(n1)d，即是過渡元素。 (3)內過渡元素：第六週期從第 57 號元素起，價電子填入4 f 軌域者，形成鑭系元 素；第七週期從第89 號元素起，價電子填入5 f 軌域者，形成錒系元素。 3.元素的性質：週期表中各元素的性質具有規律性，大致而言，週期表左下方為具有 鹼性的金屬元素，右上方為具有酸性的非金屬元素。如圖4 9 。 (1)同週期元素的酸性及非金屬性由左而右漸增，鹼性及金屬性則由左而右漸減。 (2)同族元素的鹼性與金屬性由上而下漸增，酸性興非金屬性由上而下漸減。 (3)同族元素由上至下增加的有：金屬性、原子半徑。 (4)同族元素由上至下漸減的有：游離能、電負度。 (5)同週期元素由左至右增加的有：游離能。 (6)同週期元素由左至右漸減的有：原子半徑、金屬性。 圖4 9 週期表元素性質的傾向 四.週期表與電子組態：元素的性質決定於原子序，而原子序=質子數=中性原子的電 子數；因此，電子數與電子組態對元素的性質有重大影響。如圖4 10 。 1.價電子：原子核的最外層電子即是。
(1)同族元素(惰性氣體(VIIIA)除外)其價電子數相同，價電子組態亦相同，故其化 性亦隨之相同。 (2)A 族元素的價電子數目恰好等於其所屬族數，除氦氣(He2)外均是如此。 2. A 族元素的價電子組態與性質： (1)VIIIA族元素：除He s(1 )2 外，其餘之電子組態均為ns np2 6，此種價電子組態很 安定，故其化性非常不活潑。 (2)氫元素：電子組態是1s1雖與 IA 族相似，但電子受原子核引力大，不亦失去電 子，常溫下屬於氣體。 (3) IA 族元素：電子組態是ns n1( 1)，由於價電子受內層電子的排斥力較大，而 受原子核之引力較小，故易失去一個電子，變成正一價之金屬陽離子；同理， IIA 族元素則易失去二個電子，變成正二價之金屬陽離子。 (4)VIIA族元素：電子組態均為ns np n2 5( 1)，由於價電子受原子核之引力較大， 不易失去電子，反而容易獲得一個電子，變成負一價之非金屬陰離子(ns np2 6)； 同理，VIA族元素則易獲得二個電子，變成負二價之非金屬陰離子。 3. B 族元素的價電子組態與性質： (1)於填滿ns軌域後，緊接著填入(n1)d或(n2)f 軌域，而這些軌域的能量與ns 很接近，因此這些軌域電子均會參與反應，所以，ns、(n1)d、(n2)f 的電子 都屬於價電子。 (2) B 族元素的化性並不像A族元素那麼規律，因為它可能失去的電子有時是ns、 有時是(n1)d 或(n2)f ，因此 B 族元素常常有兩種以上之陽離子存在。一般而 言，大多先失去最外層的電子組態。 五.氧化物的酸鹼性：依氧化物的酸鹼性可分為酸性氧化物、鹼性氧化物及兩性氧化物 三種， 1.酸性氧化物：非金屬氧化物溶於水時，與水作用產生氫離子。如， 2 CO 、SO2等。SO3H O2 HHSO4。 2.鹼性氧化物：金屬氧化物溶於水時，與水作用產生氫氧離子。如， O Na2 、MgO等。Na O H O2 2 2Na2OH。 3.兩性氧化物：兩性氧化物難溶於水，但可溶於強酸及強鹼中。如， 3 2O Al 、ZnO等。 3 2 3 6 2 3 2 Al O H Al H O或 2 3 2 3 2 2 ( )4 Al O OH H O Al OH 六.價軌域與價電子： 1.價電子：對典型元素而言，原子最外層軌域的電子，即是。而最外層電子受原子核 的束縛較鬆，最容易參與反應。除了He以外，所有典型元素的價電子數會剛好等於 其族數。 2.價軌域：價電子分布的軌域，即是。如下表所示。
價電子組態 1 ns 2 ns ns np2 1 ns np2 2 ns np2 3 ns np2 4 ns np2 5 價電子數 1 2 3 4 5 6 7 圖4 10 週期表與電子組態 1.利用陰極射線撞擊金屬所產生xray的波長來決定原子序的是 (A)道餌吞 (B)拉塞福 (C)莫士勒 (D)門得列夫。 2.下列有關元素週期表敘述中，正確的是 (A)同一週期元素之化學性質相似 (B)第五週 期共有32 個元素 (C)原子序 8、16、34 為第VIA族元素 (D)元素之性質依原子序增加 而呈週期性變化。
3.原子序 32 的元素和下列何者化學性質最相似？ (A)13Al (B)14Si (C)20Ca (D)30Zn 。
4.原子序 53 和 38 兩元素所形成之化合物，其正確化學式應為下列何項？ (A)SrI2 (B)
RbI (C)NiBr (D)NiI 。
5.原子序 33 的元素在週期表的第幾週期？第幾族？(四、VA) 6.下列元素中那一種與其他四種元素並非同一族？(A)Al (B)C (C)Si (D)Sn (E)Pb。 7.在週期表同一族中之各元素其原子序增加，則 (A)原子金屬性增強 (B)價電子數增加 (C)原子之質量減少 (D)形成陽離子所須能量減少 (E)氧化數增加。 8.某元素最高能階的電子組態為4s24p1，則此元素原子序若干？ 9.已知下列各元素在週期表中的位置(週期、族數)，試寫出其原子序與價電子組態。 (1)五、 IIA (2)四、VIIA (3)六、 IIB 。
10.具有下列原子序的元素中，屬於過渡金屬元素的有 (A)17 (B)21 (C)30 (D)35 (E)48。 11.根據週期表元素大小的規律性，判斷(甲)~(戊)等分子在氣態時的鍵長，(甲)水 (乙)甲 烷 (丙)氨氣 (丁)氫氣 (戊)氟化氫。則下列鍵長的關係中，正確的是 (A)甲>乙>丙>丁> 戊 (B)甲>丙>戊>乙>丁 (C)乙>丙>甲>丁>戊 (D)乙>丁>丙>戊>甲 (E)乙>甲>戊>丙> 丁。(92 指考) 12.右表為元素週期表的一部份，甲至戊表元素符號，其中 甲的原子序為13。則該表中，原子半徑最小的是 (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁 (E)戊。(96 指考) 13.某中性原子的外層電子組態為6 p3，且質量數為209，則該中性原子的中子數與質子 數的差是多少？ (A)43 (B)83 (C)126 (D)209 (E)252。 14.元素X 的電子組態為[36Kr d]4 105 5s p2 2，則下列關於此元素的敘述中，正確的是 (A) 與碳元素同一族 (B)位於週期表的第四列 (C)屬於過渡元素 (D)可與氯原子結合成 4 XCl 的分子 (E)每個原子中有 50 個質子。(89 日大)
15.下列你一個是意圖是基態鉻原子的電子組態？ (92 指考) <Homework 4-4> 1.元素 A 的電子組態 10 2 3 18 [ Ar d]3 4 4s p ，則此元素 (A)與碳元素同一族 (B)位於週期表的 第四列 (C)屬於類金屬 (D)可與氧結合成A O2 3的化合物 (E)每個原子中有 33 個中子。 (BCD) 2.根據現行的週期表，關於原子序為 116 元素的敘述，錯誤的是 (A)出現於第七週期 (B)屬於第VIA族 (C)價電子數有 6 個 (D)價電子組態是6 6s2 p4。(D) 3.下列各組原子序的元素中，屬於同族元素的是 (A)3、11、29 (B)5、13、31 (C)14、22、40 (D)17、25、43。(B) 4.原子序 33 的元素與下列哪一個元素的化學性質相似？ (A)13Al (B)14Si (C)15P (D)16S 。(C) 5.下列各組離子與原子中，電子組態完全相同的有 (A)O2、F、Ne (B)Cl、K、Ca2 (C)S2、F、Ar (D)Mg2、 F、Al3 (E)S2、Cl、Mg2。(ABD) 6.下列各種元素的氧化物中，酸性最強的是 (A)Al (B)Na (C)S (D)C。(C) 7. 下 列 各 種 原 子 中 ， Ar、 K、 Cl、 Na、 Mg原 子 半 徑 的 大 小 順 序 是 如 何 ？ ) (K NaMgCl Ar 8.相同週期元素，當原子序逐漸增加時，則下列敘述正確的是 (A)金屬性漸減 (B)非金 屬性漸減 (C)價電子數漸減 (D)氧化物的酸性漸減。(A) 9.下列有幾種中性原子的電子組態，分別是(甲)1s2 (乙)1 2s s2 2 (丙)1 2 2 3s s2 2 p s6 2 (丁) 2 2 6 2 6 2 1 2 2 3 3 4s s p s p s (戊)1 2 2 3 3 3 4s s2 2 p s p d s6 2 6 8 2。屬於同族元素的有哪些？(乙丙丁) 10.分別寫出原子序是 39、15、32 元素，分別位於哪一週期、哪一族？ 11.若於未來的日子裡，可以發現第七週期的惰性氣體，則其原子序是多少？(118) 12.在週期表同一族中之各元素，當原子序漸增時，則 (A)金屬性增強 (B)價電子數不變 (C)原子質量漸增 (D)氧化數漸增 (E)形成陽離子的傾向增大。(ABCE)
13.試寫出 3 15P 與 2 28Ni 的電子組態。 14.試問原子序為 33 的元素，所在週期表的位置是？(四、VA) 15.試寫出原子序為53的 A 元素與原子序為38的 B 元素，兩元素所形成化合物之正 確化學式是？(BA2) 16.下列中性基態原子的電子組態中最外層電子組態為ns2者為 (A)鈣 (B)鉻 (C)鐵 (D)釩。 (A) 17. 下 列 個 電 子 組 態 中 ， 屬 於 基 態 之 鹼 土 金 屬 的 是 (A)1 2 2s s2 2 p5 (B)1 2 2s s2 2 p6 (C) 2 1 6 1 1 2 2 3s s p s (D)1 2 2 3s s2 2 p s6 2 (E)1 2 2 3s s2 2 p s5 2。(95 指考)(D) 18.下列有關週期表的敘述中，正確的有 (A)一般而言，元素在週期表的位置愈右或愈 下方，其金屬性減少 (B)第四週期的過渡元素，其電子填入最高能階為4d 軌域 (C) 鑭系元素，其電子填入的最高能階為4f 軌域 (D)氦除外，週期表 A 族的元素，其價 電子數目與所屬的族數相同 (E)第VIIA族元素的價電子數目很多，所以化學反應活 性不大。(CD) 19.下列有關元素週期性的敘述中，正確的是 (A)鹼土金屬易失去電子形成1或2的離 子 (B)過渡元素都是金屬元素 (C)內過渡元素同時含有金屬元素與非金屬元素 (D)鹼 金屬的活性隨原子序增加而增加 (E)鹵素的活性隨原子序增加而增加。(BD) 20.原子的電子組態中，若一個軌域僅含一個電子，則此原子具有一個未配對電子。如， 氫原子有一個未配對電子。試問氮氣態原子，於基態時，其未配對電子數與下列何者 相同？ (A)硼 (B)碳 (C)釩 (D)鈦 (E)鎳。(93 指考)(C) 21.下列的電子組態中，屬於激發態的有 (93 指考)(D)
